汽車自動變速箱過濾系統設計方法與試驗研究

高玲玲 南京勁力傳動技術有限公司

一、引言

在各種交通工具不斷出現、發展和進步的情況下，汽車的隱私性設計和便捷的出行方式仍然受到人們的喜愛。同時，人們的需求也促使著將先進技術融入控制系統，使汽車在發展中越來越注重人性化設計。

汽車車用變速箱的功能主要是：在經常變化的行駛條件下行駛，使發動機工作時功率較高而油耗較低；同時便于變速器換擋或進行動力輸出。自汽車自動變速箱發明以來，由于其操作簡便省力，提高了駕駛的舒適性；降低排放污染，且避免因外界負荷突增而造成過載和發動機熄火而得到廣泛應用。

目前汽車自動變速箱常見的有四種形式，分別是液力自動變速箱(AT)、機械無級自動變速箱(CVT)、電控機械自動變速箱(AMT)和雙離合自動變速箱。

其中，隨著電子控制技術的發展，液力自動變速箱的設計不斷完善，也憑借技術的優勢，成為自動變速箱的主流。

二、自動變速箱過濾系統的重要性

自動變速箱是集成了許多運動機械件和電液控制零部件等的復雜系統。在各零部件生產和使用時，會產生大量的雜質。工作過程中也容易混入金屬磨屑、纖維物，這些雜質在油液的環境下，會隨著油液的運動，進入到各個可能的地方。

所以油液的清潔同時影響著變速箱的多項指標。電液控制變速箱的整機故障中，超過一半都直接或間接與變速箱油的污染有關。

過濾系統能夠在劇烈的溫度變化下將油液中的各種雜質物質分離，保證變速箱的正常運轉。因此，為降低油品污染對變速箱帶來的負面影響，需要對過濾系統進行充分的考慮和設計，保證功能的完備。

三、自動變速箱常見過濾系統的組成

汽車自動變速箱的過濾系統基本上包括濾網和濾清器。

變速箱濾網是一種安裝在變速箱內起過濾作用的裝置，用來過濾變速箱中的油污。變速箱濾網通常采用整體式結構，設計合理，使用方便，易更換，使用壽命長，成本低，能起到保護變速箱的作用。

不過，過濾系統的集中體現還是在過濾器及其零部件上。自動變速箱濾清器是自動變速箱潤滑系統中負責清潔油液、分離與儲存污染物的一個零部件，提供過濾后的變速箱油液，保證變速箱的正常工作。

過濾器形式繁多，從外形上區分可分為：開放式/復合式/金屬式/全塑式濾清器。按照安裝位置和功能分，則有以下幾種類型：吸入式濾油器、壓力側濾油器和集成安裝在其他零件上的窗式濾油器等。

過濾系統的設計按原理分為分流過濾、串聯過濾和并聯過濾3種形式。分流過濾是使系統中的油液分部分通過濾網和濾器。串聯過濾是分級設置過濾器，通常上下游各設置一個過濾器，下游濾器的過濾精度較高，起到分散過濾負擔，延長系統使用壽命的作用。并聯過濾是組合式并聯設置過濾器，滿足系統的流量要求。

過濾器的技術參數規范通常技術參數指標有如下三個：

(1)過濾精度，過濾精度簡稱為過濾度，即以微米級顆粒計數的過濾效率。分為名義精度和絕對精度，正如在液壓系統研究文獻中所指出的，“名義過濾度”不說明問題，故在飛機液壓系統中已不再使用；絕對精度是指能夠通過過濾器的最大顆粒尺寸。其選擇和定義通常分為良好、中等、不良和惡劣4 個等級。

(2)過濾效率，是濾除的污染物與污染物總量之比，過濾效率的高低與流體特性、顆粒類型、濾膜類型和濾材質有關。

(3)過濾比，是過濾器上游油液單位體積內所含大于某一給定尺寸的顆粒數，與經過濾器后下游油液單位體積內所含大于同一尺寸的顆粒數之比。用β表示即：βx ＝NuNd。式中βx 就是對某一給定尺寸x（μm）的過濾比。

四、自動變速箱過濾系統的設計要求

自動變速技術和制造技術的發展使自動變速箱廣泛受到應用，因汽車自動變速箱過濾系統結構空間緊湊、精度要求高的特殊要求，顯然已經對過濾和分離技術的需求加大，以便通過采用有效的過濾，從而減少機加工零件的缺陷和重新加工。

所以過濾器目前都采用更高效率的材料，運用各種創新技術，比如引入納米材料。通過納米涂層技術，依據分子間粘合作用原理在過濾器產品的表面均勻附著一層納米級的聚合物薄膜層。

在進行過濾系統設計時，首先需要滿足以下要求：

1)滿足自動變速箱液壓系統的要求；2)在夠小的壓力損失之下具有足夠大的過濾能力；3) 結構強度達到標準，抗油壓破壞能力經得起極限條件的考驗；4) 對ATF 油品的抗腐蝕性和兼容性；5)不同溫度條件下的穩定性；6)結構盡可能簡單緊湊，操作難度較低，便于布置、維修和更換。

五、結束語

近年來，許多廠家開發出車輛終生免維護的過濾系統。但實際上，終身免維護只是理想狀態。車輛在使用過程中產生的油品污染在所難免，而幾乎所有的自動變速器失效都是過熱和自動變速器潤滑油久未更換，雜質影響性能導致的。為安全和性能考慮，建議該種車輛在行駛10 萬公里左右，進行一次油品和變速系統的更換。

本文分析了說明了油品污染對自動變速箱的危害，闡明了過濾系統對自動變速箱的重要性，同時分析了自動變速箱的過濾系統類型和設計要求，可以對自動變速箱過濾系統的設計提供一點參考。